基于级联H桥逆变器的SVG直流侧电压控制策略.docx

基于级联H桥逆变器的SVG直流侧电压控制策略
引言
静止补偿装置（SVG）是一种高性能的灵活交流电力传输设备。它通过提高电力质量，实现电力系统稳定运行，被广泛应用于现代电力系统。在SVG中，逆变器控制电容器组的输出电流，以实现在电力系统中注入有功功率和无功功率的目的。本文着重分析了基于级联H桥逆变器的SVG直流侧电压控制策略，介绍了逆变器控制原理，控制策略，以及对电力系统质量等方面的影响。
逆变器控制原理
级联H桥逆变器是SVG中最常用的逆变器类型之一，它由多个H桥逆变器串联而成。如图1所示，每个H桥逆变器由两个IGBT开关管组成，逆变器控制原理是将电力系统侧的电压转换为对电容器侧的电压，然后通过控制电容器侧电压的大小和方向，实现在电力系统中注入有功功率和无功功率。
图1级联H桥逆变器电路原理图
在逆变器中，采用的是PWM（脉宽调制）控制方式，PWM可使逆变器通过开关控制，将直流电压通过逆变器转换为可调的交流电压，并且可以控制输出电压的大小和频率。PWM技术是一种在给定的调制比下生成可调宽度脉冲的方法，以产生所需的交流输出，实现对输出电压幅值和相位的控制。
逆变器控制策略
为实现SVG的主要功能，即在电力系统中注入有功功率和无功功率，需要控制电容器侧的电压在合适的范围内变化。为此，需要设计一种能够自适应调整电容器电压，以达到所需的无功功率或有功功率的控制策略。
常用的直流电压控制策略包括p-q控制策略、Vdc控制策略、加入Vdc测量的控制策略。p-q控制策略是一种控制逆变器输出功率的常见方法，它基于电力系统的电压和电流测量值进行计算，以控制逆变器产生所需的有功功率和无功功率。Vdc控制策略则是通过控制逆变器输出电压的平均值来控制电容器电压的方法。加入Vdc测量的控制策略则是以上两种策略的结合，其主要作用是在不同的负载条件下，可以自适应调整电容器电压，从而实现电力系统质量的最优化。综合考虑，采用加入Vdc测量的控制策略可以实现最佳的控制效果，避免输入电源电流的突变和不稳定。
控制策略的具体实现需要设计逆变器的控制系统，该系统包括测量电压、控制逻辑和执行器组成。其中测量电压是逆变器控制系统的核心部分，其精度和稳定性直接决定了逆变器输出的电容器电压和电流的精度和稳定性。控制逻辑通过PID控制算法或其它控制算法根据电容器电压要求输出逆变器控制信号，执行器通过控制逆变器开关管输出可控电压。
电力系统质量影响
SVG的控制参数直接对电力系统的质量产生影响，在实际应用中，为了避免SVG控制引起过度无功输出、电压谐波、电流谐波以及Vdc波动等不良影响，需要根据电力系统特性选取合适的控制策略和参数。
1.过度无功输出
过度无功输出是指SVG逆变器通过控制电容器侧电压，使得产生的无功功率过高，造成电力系统的负载和发电机端的电流不能匹配。为了避免过度无功输出，需要在p-q控制策略中设置最大的无功功率输出限制。
2.电压谐波和电流谐波
SVG逆变器通过控制电容器侧电压，使得产生的谐波可能对电力系统产生不良影响，如电压谐波引起的变压器损耗、发电机振荡和故障等。为了避免这种现象，需要在逆变器中加入滤波电路，限制输出电压和电流的谐波成分，以减少电力系统的潜在问题。
3.Vdc波动
Vdc波动是指SVG逆变器输出电容器电压在稳定状态下的波动，如果波动过大，将直接影响逆变器输出功率和负载电流的稳定性。为了避免Vdc波动，需要采用有效的控制策略和控制参数，避免电容器电压过高或过低，以确保电力系统的稳定性。
结论
本文研究了基于级联H桥逆变器的SVG直流侧电压控制策略，分析了逆变器控制原理和控制策略，以及对电力系统质量等方面的影响。逆变器控制策略的实现需要使用PID控制算法或其它控制算法根据电容器电压要求输出逆变器控制信号，通过逆变器开关管输出可控电压。在实际应用中，需要根据电力系统特性选取合适的控制策略和参数，并且加入滤波电路，以减少电力系统的潜在问题。